單元活動課件2(四) 全球定位系統(tǒng)及交通運輸(魯教版必修2)

單元活動全球定位系統(tǒng)與交通運輸【民生新聞】GPS的出現(xiàn)，為軍事現(xiàn)代化提供了強有力的支持?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，GPS被成功地應(yīng)用于導彈的精確制導、軍事部署與調(diào)度、戰(zhàn)略決策與指揮等一系列軍事行動中。GPS的應(yīng)用遠不止軍事方面，它還可以用于飛機、汽車、船舶行駛中的定位與導航；可以為行人、探險者、旅游者確定方位及目標；能夠幫助郵遞員、送貨商迅速找到目的地……信息社會中，GPS正在步入我們的日常生活?！緦W習目標】1.結(jié)合實例，掌握GPS的基本工作原理。2.結(jié)合實例，理解GPS在交通、旅游、軍事、野外勘測等領(lǐng)域中的應(yīng)用。3.學會使用GPS手持機定位和導航的操作步驟。一、全球定位系統(tǒng)的構(gòu)成1．概念：是利用________來獲取地面____________及

其______并用于____________的系統(tǒng)。2．組成(1)空間衛(wèi)星系統(tǒng)：由_____顆衛(wèi)星組成，其中工作衛(wèi)

星21顆，備用衛(wèi)星3顆，保證地面上任何地點、任何

時間都可觀測到____顆以上衛(wèi)星，并接收到衛(wèi)星連續(xù)

播發(fā)的______________。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)：由_________、_________和______

_________組成。(3)用戶設(shè)備系統(tǒng)：主要由_______________機和GPS

數(shù)據(jù)處理軟件等組成。衛(wèi)星群經(jīng)緯度坐標高程定位和導航244GPS導航信號主控站監(jiān)控站信息注入站GPS衛(wèi)星接收星歷參數(shù)三維位置全方位高精度高效益二、GPS的應(yīng)用1．軍事：是GPS技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域，主要是為

各種軍事活動提供___________。2．交通(1)民用GPS主要用于交通車輛導航管理、航空器

的____________。(2)航海是GPS的最大用戶，有___________系統(tǒng)、

港口管理和進港引導系統(tǒng)、航路交通管理系統(tǒng)、

___________系統(tǒng)等。(3)GPS空中導航：實現(xiàn)了________________與管

理、空中交通流量管理以及______________。定位導航定位及導航自主導航跟蹤監(jiān)視最佳空域劃分飛行路線管理4．其他應(yīng)用領(lǐng)域：__________、野外勘測、緊

急救援、___________生態(tài)研究等方面。三、學用GPS手持機1．熟悉GPS_________。2．定位(1)首先應(yīng)選擇室外無_________的地點，以確保

能夠同時接收到的衛(wèi)星數(shù)量不低于____顆，而且

衛(wèi)星信號良好。(2)按[開機鍵]，顯示[收星]界面，切換至[數(shù)據(jù)查

詢]界面，屏幕中即顯示_____________________

(三維位置)。大地測量農(nóng)業(yè)監(jiān)控功能鍵障礙物4緯度、經(jīng)度、海拔高度經(jīng)、緯度導航全球定位系統(tǒng)的工作原理下圖是GPS衛(wèi)星星座圖。讀圖，回答下列問題。(1)GPS由三大子系統(tǒng)組成，除空間部分外，還有哪些部分？(2)空間部分共有多少顆衛(wèi)星，其中工作衛(wèi)星多少顆？備用衛(wèi)星多少顆？(3)GPS用戶接收機接收到這些信息后，經(jīng)過計算便可以求出自身所在地點的哪些信息？讀材料，根據(jù)所學知識，完成下列問題。材料一各國衛(wèi)星導航系統(tǒng)比較。衛(wèi)星導航系統(tǒng)衛(wèi)星數(shù)量定位精度系統(tǒng)進展研制國家北斗系統(tǒng)35顆10米2007年發(fā)射兩顆北斗導航衛(wèi)星，2008年左右滿足中國及周邊地區(qū)用戶需求中國伽利略系統(tǒng)30顆小于1米1999年歐盟公布了“伽利略”計劃，現(xiàn)在“伽利略”系統(tǒng)正在建設(shè)中歐盟格洛納斯(GLONASS)系統(tǒng)24顆10～15米目前GLONASS系統(tǒng)已有17顆衛(wèi)星在軌運行，計劃2008年全部部署到位俄羅斯GPS系統(tǒng)24顆5米1994年，GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)已布設(shè)完成?，F(xiàn)在正研制第二代GPS系統(tǒng)，需再發(fā)射8顆衛(wèi)星美國材料二

2007年11月28日新華網(wǎng)電歐洲議會近期為發(fā)展“伽利略”衛(wèi)星系統(tǒng)提供24億歐元(約合35億美元)資金預算，隨后，美國軍方計劃大幅升級全球定位系統(tǒng)(GPS)以抗衡不久前獲得重要資助的歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)研發(fā)計劃。(1)美國計劃升級全球定位系統(tǒng)的原因是什么？(2)美國計劃升級后的全球定位系統(tǒng)包括多少顆衛(wèi)星？其由哪幾部分組成？(3)全球定位系統(tǒng)有哪兩大功能？解析：

美國計劃升級全球定位系統(tǒng)是與歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位計劃相抗衡。美國計劃升級的全球定位系統(tǒng)共有32顆衛(wèi)星。無論哪個國家的衛(wèi)星定位系統(tǒng)都是由三部分組成。全球定位系統(tǒng)的功能是定位和導航。答案：

(1)與歐洲“伽利略”衛(wèi)星定位計劃相抗衡，保持美國在全球定位系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢。(2)32顆。由空間部分、地面控制系統(tǒng)、用戶設(shè)備(接收設(shè)備)三部分組成。(3)定位和導航兩大功能。1.讀GPS衛(wèi)星定位示意圖，回答下列問題。(1)全球定位系統(tǒng)主要由空間星座、________系統(tǒng)和用戶設(shè)備部分三部分組成。它具有對海、陸、空進行全方位、實時__________的功能。(2)地面監(jiān)控系統(tǒng)包括5個________站、1個________站和3個________站，主要擔負著對衛(wèi)星及其各種設(shè)備監(jiān)測與調(diào)控的任務(wù)。(3)用戶系統(tǒng)用于接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號。GPS接收機包括________、________等用戶設(shè)備，能夠捕獲到GPS衛(wèi)星的信號，實時計算出________、速度以及________。(4)目前中國正積極參與________合作開發(fā)研制的“伽利略”計劃，該系統(tǒng)空間星座由________顆衛(wèi)星組成。解析：

本題考查了GPS的用途、系統(tǒng)組成、工作原理等知識，我們可采用聯(lián)想和對比的方法進行歸納解答。答案：

(1)地面監(jiān)控三維導航與定位(2)監(jiān)控主控注入(3)接收機硬件GPS數(shù)據(jù)處理軟件三維坐標時間(4)歐洲聯(lián)盟30全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用閱讀下列材料，回答相關(guān)問題。1998年10月，國家測繪局選派精干得力的測量員參加了1998年雅魯藏布大峽谷科學探險考察，主要目的是對大峽谷進行實地測量。最終測得大峽谷的極值深度有6

009米，長度為504.6千米，用實測數(shù)據(jù)證明了大峽谷為世界峽谷之最。(1)這次測量所得的峽谷極值深度可靠性強，原因是測量過程中運用了什么技術(shù)？該技術(shù)的最大優(yōu)勢是什么？(2)雅魯藏布大峽谷從板塊構(gòu)造觀點看，位于什么處？(3)該峽谷生物資源豐富的原因是什么？中國國家GPS技術(shù)研究中心首次借助GPS高科技手段，為目前正處于地殼活躍期的青藏高原進行“體檢”?？茖W家們經(jīng)過10年觀察，精確地測定出了目前青藏高原的垂直運動和水平運動的年平均速率。測定結(jié)果表明，青藏高原地殼整體上在向北、向東運動。喜馬拉雅山塊體以每年大約3.4厘米的速率相對亞歐板塊北偏東30°左右的方向運動，隆升的平均速率為每年8～12毫米；西藏板塊以每年2.8厘米左右的速率相對亞歐板塊的東北方向移動，隆升速率為每年4～7毫米。這種運動速率的差異，導致青藏高原現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)以南北方向的擠壓為主，東西方向的拉張為輔。(1)請你運用板塊構(gòu)造學說解釋一下青藏高原是如何形成的。(2)請你大體說說科學家是如何利用GPS來研究青藏高原巖體的運動方向和運動速度的。解析：

本題主要考查GPS在大地測量、地殼運動監(jiān)測等方面的應(yīng)用，因GPS系統(tǒng)具有連續(xù)性、全天候、實時性等方面的優(yōu)點，故經(jīng)連續(xù)性的定位測量，可以發(fā)現(xiàn)地殼運動現(xiàn)象，能精確計算出地殼運動的速度及方向。答案：

(1)青藏高原的形成是由印度洋板塊和亞歐板塊相互擠壓碰撞形成的。(2)方法大體是：把測地型GPS接收機固定在三個適當?shù)攸c的巖石上，構(gòu)成三角形監(jiān)測網(wǎng)，GPS衛(wèi)星不間斷地發(fā)送各自與定位相關(guān)的參數(shù)和時間信息，地面接收機收到這些信息，并測得接收到的每個衛(wèi)星信號的時間，便可自動計算出接收機所在地點的緯度、經(jīng)度和高程。通過長時間地檢測，便可以精確計算出青藏高原巖體的運動速度和運動方向。2．讀以下材料，完成下列問題。材料2008年5月8日，北京奧運圣火成功登上世界最高峰——珠穆朗瑪峰(8

844.43

m)，這是奧運史上的偉大壯舉。嚴酷的自然條件對圣火登頂珠峰帶來很多的技術(shù)挑戰(zhàn)。珠峰常規(guī)條件下的風速為16至17米/秒，相當于八、九級大風，氣溫均在－30℃左右。為做好氣象保障工作，氣象部門在珠峰地區(qū)建成了立體氣象自動觀測站，運用GPS、RS等技術(shù)及時、高效地獲取所需要的氣象資料。(1)讀下列“GPS數(shù)據(jù)顯示屏”圖，說出GPS的主要功能。(2)根據(jù)材料和所學知識，簡述地形、氣候條件對火炬手持圣火登頂、火炬燃燒、電視轉(zhuǎn)播的不利影響。答案：

(1)GPS的主要功能：為用戶提供精密的三維坐標、速度和時間等。(2)高海拔、低氣溫、突發(fā)暴風雪等增大了火炬手的體力消耗、增加了技術(shù)難度；低氣壓、缺氧、大風影響火炬的燃燒和傳遞；山地影響信號傳輸?shù)馁|(zhì)量；低溫影響各種儀器設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。一、GPS定位原理：GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息等。要實現(xiàn)地面接收機的定位，地面觀測者最少要見到4顆衛(wèi)星，因為要解算觀測站點的三維坐標，必須觀測到4顆以上GPS衛(wèi)星，這4顆衛(wèi)星稱為定位衛(wèi)星。二、GPS的優(yōu)點：由于衛(wèi)星信號傳播和接收不受天氣等因素影響，GPS與其他定位、導航系統(tǒng)相比，具有海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動化、高效益等優(yōu)點。三、GPS的組成及功能四、PS、GIS和GPS的關(guān)系PS、GIS、GPS三者之間既相互聯(lián)系，又有區(qū)別，現(xiàn)歸納如下：遙感技術(shù)(RS)地理信息系統(tǒng)(GIS)全球定位系統(tǒng)(GPS)概念利用一定的技術(shù)裝備在航空器或航天器上對地物進行感知專門處理地理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)利用衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)實時進行導航、定位的系統(tǒng)技術(shù)裝備遙感平臺、傳感器、遙感信息的傳輸與處理計算機軟件、硬件GPS空間衛(wèi)星系統(tǒng)(空間部分)、地面監(jiān)控系統(tǒng)(地面控制部分)、GPS信號接收機(用戶設(shè)備)工作流程電磁波→收集→傳輸→處理分析→成果信息源→數(shù)據(jù)處理→數(shù)據(jù)庫→空間分析→表達特征范圍大、速度快、周期短、限制少、應(yīng)用廣①采集、管理、分析、輸出地理空間信息；②空間分析、多要素綜合、動態(tài)預測；③計算機系統(tǒng)支持海、陸、空全方位、全天候、高精度、自動化、高效益作用較短時間內(nèi)獲得全面資料，以便及時安排防災(zāi)、救災(zāi)工作能對地理空間數(shù)據(jù)進行輸入、管理、分析和表達能為各類用戶提供精確的三維坐標、速度和時間應(yīng)用領(lǐng)域農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、通訊、國土資源、地礦、軍事、交通、測繪、公安、能源、教育等各行業(yè)只有美國才有GPS全球定位系統(tǒng)的全稱是“授時與測距導航系統(tǒng)——全球定位系統(tǒng)”，簡稱GPS，是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航與定位系統(tǒng)，是具有在海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位功能的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。目前，美國的GPS是世界上最成熟的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，其他國家也開始研發(fā)或已建立了類似的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。如俄羅斯的GLONASS、中國的“北斗導航系統(tǒng)”、歐洲的“伽利略”計劃等，另外，印度、日本也正在建立自己的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。一、選擇題GPS最初是為軍事應(yīng)用而建立的，至今仍然由美國國防部控制。下圖是裝備了軍用GPS接收機的美國駐伊士兵圖。結(jié)合所學知識完成1～2題。1．為GPS系統(tǒng)中提供觀測數(shù)據(jù)的是(

)A．空間衛(wèi)星 B．主控站C．監(jiān)控站 D．注入站2．配備GPS接收機的美國士兵隨時都可獲得工作衛(wèi)星提供的(

)①三維位置

②三維方向③運動速度和時間

④伊軍士兵位置A．①②④ B．①②③C．②③④ D．①③④解析：監(jiān)測站的功能是獲取GPS衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)并傳給主控站。美國士兵可獲得工作衛(wèi)星提供的自身所在地點的三維位置、三維方向、運動速度、時間信息，而不是伊軍士兵的位置。答案：

1.C

2.B目前，發(fā)達國家已開始把GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，即所謂的“精準農(nóng)業(yè)耕作”。結(jié)合所學知識，完成3～4題。3．GPS在“精準農(nóng)業(yè)耕作”中可(

)①獲取農(nóng)田信息②分析處理獲取的信息③決策管理措施④將產(chǎn)量和土壤狀態(tài)信息裝入帶GPS設(shè)備的噴藥、施肥設(shè)備A．①②③④ B．①④C．②③④ D ．①②4．“精準農(nóng)業(yè)”與“石油農(nóng)業(yè)”相比，可(

)A．忽視農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物的差異B．對同一農(nóng)田內(nèi)的作物統(tǒng)一施藥C．在不減產(chǎn)的情況下，增加生產(chǎn)成本D．降低因施肥、除蟲對環(huán)境造成的污染解析：該題組主要考查GPS系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。GPS主要是獲取空間數(shù)據(jù)以進行空間定位，而決策管理措施是人的工作?！熬珳兽r(nóng)業(yè)耕作”就是將GPS技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實施精準耕作，可以在盡量不減產(chǎn)的情況下，降低生產(chǎn)成本，有效避免資源浪費，降低因施肥、除蟲對環(huán)境造成的污染。答案：

3.B

4.D二、綜合題5．閱讀下列材料回答問題。材料北京奧運期間，GPS導航服務(wù)也被廣泛應(yīng)用于出租車等車輛中，司機出門前將出行的起點、終點輸入GPS系統(tǒng)平臺，便可以規(guī)劃出最佳路徑，引導駕駛，提高效率。GPS按“距離最短”、“時間最短”、“沿重要道路行駛”、“是否要避開高速公路”等多種路徑規(guī)劃的算法，提供路線引導。當車輛行駛到路口或拐彎處時，系統(tǒng)會根據(jù)事先設(shè)置好的最佳路徑給司機語音提示，當車輛偏離規(guī)劃路徑一定距離時，系統(tǒng)也會給出語音提示，用戶可根據(jù)需要重新規(guī)劃路徑或根據(jù)地圖的引導回到事先規(guī)劃好的路徑上。對經(jīng)常行駛的最佳路徑可進行保存，下次用時可直接調(diào)出使用。用戶不僅可以在出門前查閱實時路況網(wǎng)站，檢查自己的計劃線路；還可以使用帶有動態(tài)交通信息接收功能的導航儀，隨時掌握前方路況；另外，目前也有移動電話運營商開通了實時路徑播報的服務(wù)，只要發(fā)送一條短信，就可以得到前方路段交通狀況的反饋信息，為奧運期間人們的日常出行提供了很大的便利。出行的時候，可以通過查詢這樣的信息系統(tǒng)，了解到自己所